JP2007168220A - Inkjet head and inkjet recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関するものである。 The present invention relates to an ink jet head and an ink jet recording apparatus applied to, for example, a printer and a fax machine.
従来より、複数のノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、被記録媒体に対向するインクジェットヘッドはヘッドホルダに固定され、ヘッドホルダがキャリッジに搭載されて被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査される。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet recording apparatus that records characters and images on a recording medium using an ink jet head that discharges ink from a plurality of nozzles is known. In such an ink jet recording apparatus, an ink jet head that faces a recording medium is fixed to a head holder, and the head holder is mounted on a carriage and scanned in a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording medium.
このようなインクジェットヘッドとしては、例えば、圧電セラミックプレートにノズル開口と連通する溝状のチャンバを設け、このチャンバの両側の側壁に電極を形成して、側壁に電界を印加することで、チャンバの容積を変化させてノズル開口からインク滴を吐出させるヘッドチップが提案されている。 As such an ink-jet head, for example, a groove-shaped chamber communicating with a nozzle opening is provided in a piezoelectric ceramic plate, electrodes are formed on both side walls of the chamber, and an electric field is applied to the side walls. A head chip that changes the volume and ejects ink droplets from nozzle openings has been proposed.
このように構成されるインクジェットヘッドでは、製造後にインクジェット式記録装置に組み込んだ際や、インクジェットヘッドの交換及びインク貯留部の交換などを行った際などに、インク貯留部とチャンバとの間のインク流路及びチャンバ内に空気が侵入する恐れがある。このように侵入した空気によって、チャンバへのインク供給不良や、インク吐出不良などが発生してしまう。このため、ノズル開口からチャンバ及びインク流路内を吸引することで、チャンバ及びインク流路内にインクを充填し、チャンバ及びインク流路内の気泡の除去を行っていた。 In the ink jet head configured as described above, the ink between the ink storage portion and the chamber when the ink jet head is assembled in an ink jet recording apparatus after manufacture or when the ink jet head is replaced or the ink storage portion is replaced. Air may enter the flow path and the chamber. The air that has entered in this way may cause ink supply failure or ink ejection failure to the chamber. For this reason, by sucking the chamber and the ink flow path from the nozzle opening, the chamber and the ink flow path are filled with ink, and bubbles in the chamber and the ink flow path are removed.
しかしながら、インク流路には、インク貯留部とチャンバとを連通するインク溜まりが設けられており、ノズル開口からインクを吸引してもインク溜まり内には、インクの流れには実質的に干渉されない領域に気泡が溜まってしまう。特に、インクジェットヘッド内部にフィルタを設けた場合などは、フィルタのインク貯留部側(インクの流れで言うと上流側)に気泡が溜まりやすい。この気泡によって、インク溜まりの容積が変化してしまい、並設されたチャンバの中央部の領域と両端部側の領域とではインクの供給量が異なってしまい、インク供給不良及びインク吐出不良などが発生するという問題がある。 However, the ink flow path is provided with an ink reservoir that communicates the ink reservoir and the chamber, and even if ink is sucked from the nozzle opening, the ink flow is not substantially interfered with the ink flow. Bubbles accumulate in the area. In particular, when a filter is provided inside the inkjet head, bubbles tend to accumulate on the ink storage part side (upstream side in terms of ink flow) of the filter. This bubble changes the volume of the ink reservoir, and the ink supply amount differs between the central area and the both end areas of the parallel chambers. There is a problem that occurs.
このような問題を解決するため、特開2002−337352号公報に示されるように、インクタンクからインクジェットヘッドへのインクを授受するインク授受部に気泡を外部に排出する気泡排出路を設け、気泡排出路の他端に吸引手段を設けたインクタンク、インクジェットヘッド、インクジェット記録ユニット及びプリンタが提案されている。特に、インクによってメニスカスが形成され気泡が排出しづらくなるインク流路に設置されたフィルタ部では、特開2002−52730号公報に示されるようにフィルタの下方向からインクをゆっくり流入させたり、特開2002−361892号公報に示されるようにフィルタ直前のインク流路を細かく分岐させたりといった手段を用いて、フィルタ付近、特にフィルタ上流側の気泡を排出することが考えられている。
しかしながら、気泡排出路を設け、吸引手段により気泡を吸引する従来のインクジェットヘッドでは、吸引手段として吸引ポンプ等の吸引装置が必要となり、インクジェットヘッドが複雑となると共に、高コストとなってしまうという問題がある。
また、下方向からインクを入れる手法や流路を分岐させる手法では、構造的にインク流路が複雑になってしまい、製造や組み立てのコストや部品の大きさの面で問題が生じてしまう。
However, the conventional inkjet head that provides a bubble discharge path and sucks bubbles by the suction means requires a suction device such as a suction pump as the suction means, which complicates the inkjet head and increases the cost. There is.
In addition, the method of introducing ink from the bottom or the method of branching the flow channel structurally complicates the ink flow channel, and causes problems in terms of manufacturing and assembly costs and component sizes.
そこで上記の課題を解決するために本発明は、ノズル開口に連通する複数の溝と、
溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、インク室にインクを供給するインク溜まりと、インク溜まりに設けられ、少なくとも一部に撥水部分を有するフィルタと、を含むインクジェットヘッドとする。
In order to solve the above problems, the present invention includes a plurality of grooves communicating with the nozzle openings,
The ink jet head includes an ink chamber that supplies ink to each of the grooves, an ink reservoir that supplies ink to the ink chamber, and a filter that is provided in the ink reservoir and has a water-repellent portion at least partially.
前記構造をとることにより、フィルタ上流側に滞留する気泡を効果的に排出することができる。また、流路構造に大きな変更を加える必要が無いため、現行仕様からの移行が簡易におこなえる。 By adopting the above structure, bubbles staying on the upstream side of the filter can be effectively discharged. In addition, since there is no need to make major changes to the flow path structure, it is possible to easily shift from the current specification.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態におけるインクジェットヘッドの斜視図である。図2は、インクジェットヘッドの要部を示すA−A断面図であり、図3はインクジェットヘッドの要部を示すB−B断面図である。 FIG. 1 is a perspective view of an inkjet head in the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA showing the main part of the inkjet head, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB showing the main part of the inkjet head.
図8は本発明の実施形態に用いるインクジェットヘッドチップの概略斜視図である。図8に示すようにインクジェットヘッドチップ6に設けた圧電セラミックスプレート101には、複数の溝102が並設され、各溝102は、側壁103で分離されている。各溝102の長手方向一端部は圧電セラミックスプレート101の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝102内の両側壁103の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極105が形成されている。
FIG. 8 is a schematic perspective view of the inkjet head chip used in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, a plurality of
また、圧電セラミックスプレート101の溝102の開口側には、カバープレート107が接着剤を介して接合されている。カバープレート107には、各溝102の浅くなった他端部と連通する凹部となる共通インク室111と、この共通インク室111の底部から溝102とは反対方向に貫通するインク供給口112とを有する。
A
また、圧電セラミックスプレート101とカバープレート107との接合体の溝102が開口している端面には、ノズルプレート115が接合されており、ノズルプレート115の各溝102に対向する位置にはノズル開口7が形成されている。
In addition, a
なお、圧電セラミックスプレート101のノズルプレート115とは反対側でカバープレート107とは反対側の面には、配線基板20が固着されている。配線基板20には、各電極105とボンディングワイヤ121等で接続された配線パターン122が形成され、この配線パターン122を介して電極105に駆動電圧を印加できるようになっている。
The
このように構成されるインクジェットヘッドチップでは、インク供給口112から各溝102内にインクを充填し、所定の溝102の両側の側壁103に電極105を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁103が変形して所定の溝102内の容積が変化し、これにより、溝102内のインクがノズル開口7から吐出する。
In the ink jet head chip configured as described above, when each
図1及び図2に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド1はヘッドチップ6と、ヘッドチップ6のインク供給口112と連通するように設けられるインク流路2と、ヘッドチップ6を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板20と、ヘッドチップ6内の圧力変化を緩和させる圧力緩和機構22とを有し、これらの各部材はそれぞれベースプレート21に固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2および図3に示すように、インク流路2内にはインク溜まり3が形成され、インク溜まり3にはフィルタ4が設置されている。フィルタ4は5〜15マイクロメートル程度のフィルタ開口面積を持っており、ヘッドチップ6にゴミ等が進入するのを防ぐ。フィルタ4は金属製や樹脂製など様々な種類を用いることができるが、耐久性やコスト、製造工程における量産性などから金属フィルタを用いることが多い。また、フィルタ4上において、インク流入部5に対して遠方となる端部であって、インク流路2又はインク溜まり3の側壁と接する辺りに撥水性を持たせた撥水部分10が存在する。撥水性を持たせるための処理方法としては、真空中でフッ素系分子を蒸着させる真空蒸着法やコーティング剤の塗布などが可能であるが、フィルタ4の開口を妨げない膜厚にする必要がある。撥水部分10は直径1ミリメートル程度の範囲があれば十分であり、それ以上広くなっても構わない。図3ではフィルタ4の中央部付近にインク流入部5があるため、撥水部分10がフィルタ4の両端に存在しているが、フィルタ4の一方の端付近にインク流入部5がある場合は、撥水部分10はインク流入部5とは逆側の端部に位置することになる。
As shown in FIGS. 2 and 3, an
ここで、本実施形態を用いたインク充填について説明する。インクの充填時はインク流入部5からインク溜まり3にインクが供給され、フィルタ4によってある程度のゴミや気泡などが除去されて、ヘッドチップ6内にインクが供給されるようになっている。インクの充填の方法は、ノズル開口7側にキャップを押し当てて負圧をかけインクを吸引する方法や、インク流入部側からインクを加圧して充填する方法などがある。
Here, ink filling using this embodiment will be described. When ink is filled, ink is supplied from the
いずれの充填方法をとる場合でも、本実施形態は機能を満足するが、以下に吸引でインクを充填する場合の様子を説明する。インクジェットヘッド1が未使用である場合、インク流路2の内部は乾いており、インク溜まり3に気泡9は溜まりづらい。しかし、実際はインクジェットヘッド1が送品液で満たされていたり、一度インクを抜いて再充填する場合など、フィルタ4が送品液やインクで濡れていることが多い。図4に示すようにフィルタ4に撥水部分10を持たない場合、インクの表面張力によりフィルタ4上にインクのメニスカス8が形成される。インクのメニスカス8が形成された状態でインクの充填を開始すると、インク流入部5から流れ込んだインクはフィルタ4に接触する。このとき、フィルタ4をインクが通過する抵抗力および、フィルタ4の上流側の気泡9がフィルタ4に形成されたメニスカス8を破ろうとする力が発生する。フィルタ4に対してインクの接触面積が狭い場合、同じ流量に対して狭い流域面積となるので、インクの通過抵抗は大きくなる。すると、インクの通過抵抗のほうがメニスカス8を破る力より大きくなるため、フィルタ4の上流側にある気泡9がフィルタ4のメニスカス8を破って通過していく。フィルタ4の上流側にある気泡9が小さくなるに伴ってフィルタ4の流域面積が広くなると、インクの通過抵抗は減少し、メニスカス8を破る力よりも小さくなる。すると、気泡9はフィルタ4を通過することができずに、フィルタ4の上流側に滞留することになる。この気泡9が原因となり、インク供給不良及びインク吐出不良などが発生してしまう。
In any of the filling methods, the present embodiment satisfies the function, but the state in the case where ink is filled by suction will be described below. When the
本実施形態では図5に示すようにフィルタ4上に撥水部分10が存在するため、撥水部分10にはインクのメニスカス8が形成されない。この状態で充填を開始すると、インク流入部5から流れ込んだインクはフィルタ4に接触する。このとき、フィルタ4をインクが通過する抵抗力は働くものの、フィルタ4の端部にメニスカス8が形成されていないため、気泡9は抵抗力が働くことなくフィルタ4を通過することができる。そのため、気泡9がすべて通過してからインクがフィルタ4を通過することになるため、フィルタ4の上流側に気泡9が滞留しない。よって、気泡9に起因する問題を解決することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
また、図6に示すようにフィルタ4の全面に撥水性を持った場合でも、充填時に気泡9はフィルタ4の上流側に滞留しないため、同様の効果を得ることができる。
Further, even when the entire surface of the
ここで、上述したインクジェットヘッド1を搭載したシリアル型のインクジェット式記録装置について説明する。図7は、インクジェット式記録装置の基本的な構成について模式的に示す構成図である。図7において、キャリッジ30は、インクジェットヘッド1を搭載し、インクジェットヘッド1下部に配した図示しない被記録媒体上を被記録媒体の搬送方向と直交する主走査方向に往復動作可能に支持されている。
Here, a serial type ink jet recording apparatus equipped with the above-described
また、主走査方向の非印字領域外にインクジェットヘッド1の洗浄等を行なうサービスステーションが設けられており、このサービスステーションには、インクジェットヘッド1のノズル形成面を封止するキャッピング部31が配設されている。このキャッピング部31には、吸引ポンプ32により負圧を印加することができ、また更にキャッピング部31の負圧状態を開放可能なように大気開放弁も設けられている。このように構成することにより、インクジェットヘッド1内に堆積したゴミ等の除去(クリーニング動作)、及び装置内へのインクの初期充填動作が実行可能となっている。
Further, a service station for cleaning the
インクの供給源となるインク貯留部40は、装置内の所定の位置に設けられたインク貯留部収納部50に装着可能な構造となっている。このインク貯留部40には、インクの注入過程で十分に脱気したインクを貯留できる遮気容器41が内装されており、本例においては、遮気容器41は可撓性材料で形成したガゼットタイプの袋状インクパックとなっており、可撓性材料の一層にアルミ箔層を設けることにより十分な品質のガスバリア性を確保している。このインク貯留部40から、インクジェットヘッド1の圧力緩和機構22に連通しインクを供給するように、インク供給路33が設けられている。
The
本図の形態はシリアル型のインクジェット式記録装置おける印刷1色に対応した一つの記録ヘッド1を含む構成について説明したが、ヘッド固定型のライン型プリンタや被記録物を移動させるフラットベッド型のプリンタにおいても同様の効果が得られるものであり、本実施形態の主旨に沿うものであれば他の実施形態を排除するものではない。
Although the configuration of this figure has described the configuration including one
1 インクジェットヘッド(記録手段)
2 インク流路
3 インク溜まり
4 フィルタ
5 インク流入部
8 メニスカス
9 気泡
10 撥水部分
1 Inkjet head (recording means)
2
Claims (4)
当該溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、
前記インク室にインクを供給するインク溜まりと、
前記インク溜まりに設けられ、少なくとも一部に撥水部分を有するフィルタと、
を含むインクジェットヘッド。 A plurality of grooves communicating with the nozzle openings;
An ink chamber for supplying ink to each of the grooves;
An ink reservoir for supplying ink to the ink chamber;
A filter provided in the ink reservoir and having a water repellent portion at least in part;
Inkjet head including.
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WO2010029974A1 (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | シャープ株式会社 | Inkjet head and inkjet head device |
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